CN110017573A - 一种自动化暖通系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动化暖通系统，包括：通过压敏胶粘附在室内墙壁上的传感器组；传感器工况接入模块；采用模糊贴进度算法在控制器的簇头处进行数据融合的数据融合模块；采用MapReduce提取特征数据的数据特征提取模块；采用网格式搜索方法的支持向量机基于特征数据进行当前室内环境情况的评估的室内环境分析模块；用于通过网络爬虫模块在天气预报基站上进行当前天气参数的采集，然后基于天气参数和室内环境分析模块的分析结果采用PCA‑BP神经网络模型实现当前暖通系统调度决策输出的调度决策模块。本发明能自动检测室内环境参数、人员情况，从而可以根据不同的情况基于PCA‑BP神经网络调节空调的运行功率，自动化程度高。

Description

一种自动化暖通系统
技术领域
本发明涉及暖通空调控制技术领域，具体涉及一种自动化暖通系统。
背景技术
暖通空调是建筑物内或车内负责暖气、通风及空气调节的系统或相关设备。暖通空调系统可以调节和控制空气的温度、湿度、洁净度、速度、压力等参数，提高目标空间内的舒适度，尤其是中大型工业建筑或办公建筑（如摩天楼）中重要的一环；另外，在制药、电子以及油气等领域和行业中，暖通空调的作用也是举足轻重。
在当前的智能型建筑的楼宇自控系统中，暖通空调是关键的组成部分；通常来说，楼宇中的暖通空调系统可以手动地进行开关或者基于预先设定的时间间隔进行开关控制；比较典型的情况包括在办公用写字楼的情况和大型购物商场的情况；在办公写字楼中，通常是通过电脑程序或总开关根据办公时间控制办公区的暖通空调，并且在办公时间期间具体的办公位置可以根据具体需要配置相应出风口的开关、温度、湿度、洁净度、速度等参数；多数大型购物商场中也采用类似的控制。
可见，当前智能楼宇的暖通空调系统主要通过人工手动开关和调节以及按预定间隔的自动开关控制。这在楼宇自控系统中并未根据目标空间的有效使用情况进行“智能”调节，不能满足系统优化、能源节省的需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种自动化暖通系统，能自动检测室内环境参数以及人员情况，从而可以根据不同的情况调节空调运行功率，自动化程度高。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种自动化暖通系统，包括：
传感器组，由若干传感器组成，通过压敏胶粘附在室内墙壁上；
传感器工况接入模块，用于接入各传感器的实时运行工况；
数据融合模块，用于采用模糊贴进度算法在控制器的簇头处进行数据的融合；
数据特征提取模块，采用MapReduce对完成融合处理的数据进行特征数据的提取；
室内环境分析模块，采用网格式搜索方法的支持向量机基于所述特征数据进行当前室内环境情况的评估，并将评估结果发送到调度决策模块；
调度决策模块，用于通过网络爬虫模块在天气预报基站上进行当前天气参数的采集，然后基于所述天气参数和室内环境分析模块的分析结果采用PCA-BP神经网络模型实现当前暖通系统调度决策的输出。
进一步地，所述传感器组布置在室内侧墙壁的中心位置以及天花板中心点位置和两侧边的中点处。
进一步地，各个传感器节点之间通过Zigebee模块以自组网的方式与控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；传感器节点将采集到的数据经内部网络以无线的方式传输至控制器，控制器接收储存数据并完成这些数据的计算分析，并将这些数据携带其对应的计算分析结果经互联网发送至远程控制器，控制器在接收传感器终端节点发来信息的同时也接收来自于远程控制器以及人机交互界面的指令，经相关协议转换和处理后发送给各个传感器节点和暖通空调，实现对监控范围内环境参数的采集和设备状态的修改。
进一步地，所述远程控制器包括手机APP和上位机服务器，所述手机APP与上位机服务器通过互联网连接。
进一步地，所述传感器组至少包括温度传感器、湿度传感器、氧浓度传感器、二氧化碳传感器。
进一步地，还包括室内的红外热辐射检测装置，用于检测到室内是否有人活动，当检测到房间内有人员活动后，传感器组启动。
进一步地，还包括黏贴设置在门扇、窗扇上的GPS芯片，GPS芯片的结构中包括中央处理模块，GPS输入信号经过噪音抑制模块和增益放大模块进入中央处理模块，GPS输出信号经调制模块输出至无线通讯芯片，无线通讯芯片与控制器实现通讯，当控制器检测到门扇、窗扇处于打开位置时，声音预警模块启动，提醒人们进行窗户以及门的关闭。
进一步地，所述传感器包括传感器本体、包裹在传感器本体外的U形橡胶套、以及设置在U形橡胶套底面上的压敏胶层。
进一步地，还包括一个性化定制模块，用于根据用户选择的风速要求及其对应的时间段、室内温度要求及其对应的时间段进行不同的PCA-BP神经网络模型的调用。
进一步地，传感器工况评估模块，用于进行各个传感器工作状态的评估，一旦发现传感器故障，声光报警器启动。
本发明具有以下有益效果：
能自动检测室内环境参数以及人员情况，从而可以根据不同的情况基于PCA-BP神经网络调节空调的运行功率，自动化程度高；
可以根据用户的喜好进行整个运行过程中风速的限制，人性化程度高；
系统自带门窗位置监测功能，在可以提醒人们及时进行门窗关闭的同时，还可以实现室内防盗的监测。
传感器组布置简单，维护更换方便，且可以实现每个传感器工作状态的监测，可以很好的避免由于传感器故障引起的控制失误的情况。
附图说明
图1为本发明实施例一种自动化暖通系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种自动化暖通系统，包括：
传感器组，由若干传感器组成，通过压敏胶粘附在室内墙壁上；
传感器工况接入模块，用于接入各传感器的实时运行工况；
数据融合模块，用于采用模糊贴进度算法在控制器的簇头处进行数据的融合；
数据特征提取模块，采用MapReduce对完成融合处理的数据进行特征数据的提取；
室内环境分析模块，采用网格式搜索方法的支持向量机基于所述特征数据进行当前室内环境情况的评估，并将评估结果发送到调度决策模块；
调度决策模块，用于通过网络爬虫模块在天气预报基站上进行当前天气参数的采集，然后基于所述天气参数和室内环境分析模块的分析结果采用PCA-BP神经网络模型实现当前暖通系统调度决策的输出。
室内的红外热辐射检测装置，用于检测到室内是否有人活动，当检测到房间内有人员活动后，传感器组启动。
黏贴设置在门扇、窗扇上的GPS芯片，GPS芯片的结构中包括中央处理模块，GPS输入信号经过噪音抑制模块和增益放大模块进入中央处理模块，GPS输出信号经调制模块输出至无线通讯芯片，无线通讯芯片与控制器实现通讯，当控制器检测到门扇、窗扇处于打开位置时，声音预警模块启动，提醒人们进行窗户以及门的关闭，每个GPS芯片的编号不同，声光报警器报警时通过数据挖掘模块在语音报警数据库中调取相应的语音报警信息，以填空的方式将对应的GPS编号填充到所述语音报警信息内，完成后，经播放器进行播放，以提醒人们及时进行相应门窗的关闭。该功能模块可根据需要进行关闭，也可用于室内防盗的监测；
个性化定制模块，用于根据用户选择的风速要求及其对应的时间段、室内温度要求及其对应的时间段进行不同的PCA-BP神经网络模型的调用；
传感器工况评估模块，用于进行各个传感器工作状态的评估，一旦发现传感器故障，声光报警器启动，每个传感器采用不同的编号，声光报警器报警时通过数据挖掘模块在语音报警数据库中调取相应的语音报警信息，以填空的方式将对应的传感器编号填充到所述语音报警信息内，完成后，经播放器进行播放，以提醒人们及时进行相应传感器的更换或维修。
本实施例中，所述传感器组布置在室内侧墙壁的中心位置以及天花板中心点位置和两侧边的中点处。各个传感器节点之间通过Zigebee模块以自组网的方式与控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；传感器节点将采集到的数据经内部网络以无线的方式传输至控制器，控制器接收储存数据并完成这些数据的计算分析，并将这些数据携带其对应的计算分析结果经互联网发送至远程控制器，控制器在接收传感器终端节点发来信息的同时也接收来自于远程控制器以及人机交互界面的指令，经相关协议转换和处理后发送给各个传感器节点和暖通空调，实现对监控范围内环境参数的采集和设备状态的修改。
本实施例中，所述远程控制器包括手机APP和上位机服务器，所述手机APP与上位机服务器通过互联网连接。
本实施例中，所述传感器组至少包括温度传感器、湿度传感器、氧浓度传感器、二氧化碳传感器。
本实施例中，所述传感器包括传感器本体、包裹在传感器本体外的U形橡胶套、以及设置在U形橡胶套底面上的压敏胶层。
本实施例中，所述控制器内设有一中央处理器，该中央处理器采用单片机或PLC控制器，用于协调控制器内的各模块工作。
本具体实施通过红外热辐射检测装置监控用户进入目标空间内后，通过控制器自动打开传感器组进行目标空间内温度参数、湿度参数、二氧化碳浓度和氧浓度，传感器组将采集到的数据经内部网络以无线的方式传输至控制器，控制器接收储存数据并完成这些数据的融合、特征提取，然后采用网格式搜索方法的支持向量机基于所述特征数据进行当前室内环境情况的评估，通过网络爬虫模块在天气预报基站上进行当前天气参数的采集，然后基于所述天气参数和室内环境分析模块的分析结果采用PCA-BP神经网络模型实现当前暖通系统调度决策的输出，进行暖通空调工作状态的调控，进行室内环境的调控，使得目标空间内能保持一个较为舒适的环境，当暖通空调将室温的环境调整到预设的适宜环境时，空调休眠或关闭。同时红外热辐射检测装置可以检测到目标空间内是否有人活动，当目标空间内无人时，控制器自动降低暖通空调的工作功率，节约能源。用户还可以使用类似于手机的移动终端通过无线网络对控制器进行人工干预，提高了温度控制的灵活性。同时，本具体实施还可以根据用户的喜好进行整个运行过程中风速的限制，人性化程度高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动化暖通系统，其特征在于，包括：
传感器组，由若干传感器组成，通过压敏胶粘附在室内墙壁上；
传感器工况接入模块，用于接入各传感器的实时运行工况；
数据融合模块，用于采用模糊贴进度算法在控制器的簇头处进行数据的融合；
数据特征提取模块，采用MapReduce对完成融合处理的数据进行特征数据的提取；
室内环境分析模块，采用网格式搜索方法的支持向量机基于所述特征数据进行当前室内环境情况的评估，并将评估结果发送到调度决策模块；
调度决策模块，用于通过网络爬虫模块在天气预报基站上进行当前天气参数的采集，然后基于所述天气参数和室内环境分析模块的分析结果采用PCA-BP神经网络模型实现当前暖通系统调度决策的输出。
2.如权利要求1所述的一种自动化暖通系统，其特征在于：所述传感器组布置在室内侧墙壁的中心位置以及天花板中心点位置和两侧边的中点处。
3.如权利要求1所述的一种自动化暖通系统，其特征在于：各个传感器节点之间通过Zigebee模块以自组网的方式与控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；传感器节点将采集到的数据经内部网络以无线的方式传输至控制器，控制器接收储存数据并完成这些数据的计算分析，并将这些数据携带其对应的计算分析结果经互联网发送至远程控制器，控制器在接收传感器终端节点发来信息的同时也接收来自于远程控制器以及人机交互界面的指令，经相关协议转换和处理后发送给各个传感器节点和暖通空调，实现对监控范围内环境参数的采集和设备状态的修改。
4.如权利要求1所述的一种自动化暖通系统，其特征在于：所述远程控制器包括手机APP和上位机服务器，所述手机APP与上位机服务器通过互联网连接。
5.如权利要求1所述的一种自动化暖通系统，其特征在于：所述传感器组至少包括温度传感器、湿度传感器、氧浓度传感器、二氧化碳传感器。
6.如权利要求1所述的一种自动化暖通系统，其特征在于：还包括室内的红外热辐射检测装置，用于检测到室内是否有人活动，当检测到房间内有人员活动后，传感器组启动。
7.如权利要求1所述的一种自动化暖通系统，其特征在于：还包括黏贴设置在门扇、窗扇上的GPS芯片，GPS芯片的结构中包括中央处理模块，GPS输入信号经过噪音抑制模块和增益放大模块进入中央处理模块，GPS输出信号经调制模块输出至无线通讯芯片，无线通讯芯片与控制器实现通讯，当控制器检测到门扇、窗扇处于打开位置时，声音预警模块启动，提醒人们进行窗户以及门的关闭。
8.如权利要求1所述的一种自动化暖通系统，其特征在于：所述传感器包括传感器本体、包裹在传感器本体外的U形橡胶套、以及设置在U形橡胶套底面上的压敏胶层。
9.如权利要求1所述的一种自动化暖通系统，其特征在于：还包括一个性化定制模块，用于根据用户选择的风速要求及其对应的时间段、室内温度要求及其对应的时间段进行不同的PCA-BP神经网络模型的调用。
10.如权利要求1所述的一种自动化暖通系统，其特征在于：还包括一传感器工况评估模块，用于进行各个传感器工作状态的评估，一旦发现传感器故障，声光报警器启动。
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